一种红外滤光片及其制备方法、红外气体传感器技术

本发明专利技术公开了一种红外滤光片及其制备方法、红外气体传感器。其中，二氟甲烷气体检测用红外滤光片包括基底以及位于基底两侧的主膜系结构和截止膜系结构，主膜系结构包括Sub/HLH2LHLHLHL2HLHLHLH2LH2L/Air，截止膜系结构包括Sub/0.18(HL)

【技术实现步骤摘要】
一种红外滤光片及其制备方法、红外气体传感器
本专利技术实施例涉及气体检测
，尤其涉及一种红外滤光片及其制备方法、红外气体传感器。
技术介绍
蒙特利尔议定书中明确规定CFC类（氟利昂）制冷剂将在1995年全面禁止生产，此后科学家们开始寻找替代的制冷剂。随着研究的深入，人们发现二氟甲烷（R32）制冷剂的消耗臭氧层潜值（ODP）等于零，全球变暖潜值（GWP）为675，并具有良好的传热性能，因此逐渐成为制冷剂行业最重要的成分。但与此同时二氟甲烷具有低度可燃性，同时也具有一定的温室效应，因此关注和监测二氟甲烷在制冷行业中的泄露问题成为一个重要课题。基于NDIR技术的红外探测技术是一个非常可靠且具有较高性价比的气体检测方案，但目前市面上并没有直接可用的红外滤光片作为红外气体传感器检测二氟甲烷时的红外滤光窗口。
技术实现思路
本专利技术提供一种红外滤光片及其制备方法、红外气体传感器，以实现对二氟甲烷的气体检测。第一方面，本专利技术实施例提供了一种二氟甲烷气体检测用红外滤光片，包括：基底、主膜系结构和截止膜系结构，所述主膜系结构和所述截止膜系结构分别位于所述基底的两侧；所述主膜系结构包括：Sub/HLH2LHLHLHL2HLHLHLH2LH2L/Air；所述截止膜系结构包括：Sub/0.18(HL)50.26(HL)70.4(HL)70.55(HL)70.75(HL)81.45(0.5LH0.5L)7/Air；其中，Sub表示所述基底，Air表示空气，H表示四分之一波长光学厚度的Ge膜层，L表示四分之一波长光学厚度的ZnS膜层，膜系结构式中的数字表示膜层厚度系数，膜系结构式中的指数表示膜堆重复的次数，设计波长为9400nm。可选的，所述二氟甲烷气体检测用红外滤光片的中心波长为9400±60nm，通带宽度为460±40nm，峰值透射率大于78%，且在1500nm~8800nm和9900nm~18000nm的截止区的最大透射率小于1%。可选的，所述基底的材料包括单晶硅或单晶锗。可选的，所述基底的厚度为D1，其中，0.4mm≤D1≤0.6mm。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种红外气体传感器，包括第一方面所述的任一二氟甲烷气体检测用红外滤光片。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种二氟甲烷气体检测用红外滤光片的制备方法，用于制备第一方面所述的任一二氟甲烷气体检测用红外滤光片，该方法包括：在真空状态下对基底进行烘烤；在所述基底的一侧镀制主膜系结构，所述主膜系结构包括Sub/HLH2LHLHLHL2HLHLHLH2LH2L/Air；在所述基底的另一侧镀制截止膜系结构，所述截止膜系结构包括Sub/0.18(HL)50.26(HL)70.4(HL)70.55(HL)70.75(HL)81.45(0.5LH0.5L)7/Air，其中，Sub表示基底，Air表示空气，H表示四分之一波长光学厚度的Ge膜层，L表示四分之一波长光学厚度的ZnS膜层，膜系结构式中的数字表示膜层厚度系数，膜系结构式中的指数表示膜堆重复的次数，设计波长为9400nm。可选的，在所述基底的一侧镀制主膜系结构，包括：在所述基底的一侧交替蒸发Ge膜料和蒸发ZnS膜料，形成交替层叠的Ge膜层和ZnS膜层；其中，采用电子束蒸发工艺蒸发所述Ge膜料，采用电阻蒸发工艺蒸发所述ZnS膜料，所述Ge膜层的镀膜速率为0.4nm/s~0.6nm/s，所述ZnS膜层的镀膜速率为1nm/s~2nm/s；在所述基底的另一侧镀制截止膜系结构，包括：在所述基底的另一侧交替蒸发Ge膜料和蒸发ZnS膜料，形成交替层叠的Ge膜层和ZnS膜层；其中，采用电子束蒸发工艺蒸发所述Ge膜料，采用电阻蒸发工艺蒸发所述ZnS膜料，所述Ge膜层的镀膜速率为0.4nm/s~0.6nm/s，所述ZnS膜层的镀膜速率为1nm/s~2nm/s。可选的，在所述基底的一侧镀制主膜系结构之前，和/或，在所述基底的另一侧镀制截止膜系结构之前，还包括：采用霍尔离子源离子轰击所述基底的待镀制的一侧表面，轰击时间为5min~15min，其中，离子源采用氩气，气体流量为15sccm~25sccm。可选的，在所述基底的另一侧镀制截止膜系结构之后，还包括：将所述红外滤光片放置到退火炉中退火；其中，退火温度为280℃~320℃，恒温时间为7小时~9小时，升/降温速度为0.9℃/min~1.1℃/min。可选的，在真空状态下对基底进行烘烤，包括：将所述基底放置到镀膜机真空腔室内；对基底进行烘烤，其中，烘烤温度为200℃~250℃，烘烤时间大于120min。本专利技术实施例提供的二氟甲烷气体检测用红外滤光片，通过在基底两侧分别设置主膜系结构和截止膜系结构，主膜系结构包括：Sub/HLH2LHLHLHL2HLHLHLH2LH2L/Air，截止膜系结构包括：Sub/0.18(HL)50.26(HL)70.4(HL)70.55(HL)70.75(HL)81.45(0.5LH0.5L)7/Air，实现了中心波长为9400nm左右的通带，并实现了对通带之外波段的残余透射峰的截止，该二氟甲烷气体检测用红外滤光片保证了二氟甲烷气体的吸收峰能够完全透射，能够满足二氟甲烷气体检测对红外滤光片的透射光谱要求，并可以满足NDIR红外探测器检测二氟甲烷气体的使用要求，解决了现有技术中没有直接可用的红外滤光片作为红外气体传感器检测二氟甲烷时的红外滤光窗口的技术问题，填补了市场空白。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种二氟甲烷气体检测用红外滤光片的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的二氟甲烷气体的透射率光谱图；图3为本专利技术实施例提供的一种二氟甲烷气体检测用红外滤光片的透射率光谱图；图4为图3的局部放大示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种红外气体传感器的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种红外气体传感器对不同浓度气体的实测信号图；图7为本专利技术实施例提供的一种二氟甲烷气体检测用红外滤光片的制备方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。图1为本专利技术实施例提供的一种二氟甲烷气体检测用红外滤光片的结构示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供的二氟甲烷气体检测用红外滤光片包括基底10、主膜系结构11和截止膜系结构12，主膜系结构11和截止膜系结构12分别位于基底10的两侧。主膜系结构11包括：Sub/HLH2LHLHLHL2HLHLHLH2LH2L/Air，截止膜系结构12包括：Sub/0.18(HL)50.26(HL)70.4(HL)70.55(HL)70.75(HL)81.45(0.5LH0.5L)7/Air。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氟甲烷气体检测用红外滤光片，其特征在于，包括：/n基底、主膜系结构和截止膜系结构，所述主膜系结构和所述截止膜系结构分别位于所述基底的两侧；/n所述主膜系结构包括：/nSub/HLH2LHLHLHL2HLHLHLH2LH2L/Air；/n所述截止膜系结构包括：/nSub/0.18(HL)

【技术特征摘要】
1.一种二氟甲烷气体检测用红外滤光片，其特征在于，包括：
基底、主膜系结构和截止膜系结构，所述主膜系结构和所述截止膜系结构分别位于所述基底的两侧；
所述主膜系结构包括：
Sub/HLH2LHLHLHL2HLHLHLH2LH2L/Air；
所述截止膜系结构包括：
Sub/0.18(HL)50.26(HL)70.4(HL)70.55(HL)70.75(HL)81.45(0.5LH0.5L)7/Air；
其中，Sub表示所述基底，Air表示空气，H表示四分之一波长光学厚度的Ge膜层，L表示四分之一波长光学厚度的ZnS膜层，膜系结构式中的数字表示膜层厚度系数，膜系结构式中的指数表示膜堆重复的次数，设计波长为9400nm。


2.根据权利要求1所述的二氟甲烷气体检测用红外滤光片，其特征在于，
所述二氟甲烷气体检测用红外滤光片的中心波长为9400±60nm，通带宽度为460±40nm，峰值透射率大于78%，且在1500nm~8800nm和9900nm~18000nm的截止区的最大透射率小于1%。


3.根据权利要求1所述的二氟甲烷气体检测用红外滤光片，其特征在于，所述基底的材料包括单晶硅或单晶锗。


4.根据权利要求1所述的二氟甲烷气体检测用红外滤光片，其特征在于，所述基底的厚度为D1，其中，0.4mm≤D1≤0.6mm。


5.一种红外气体传感器，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的二氟甲烷气体检测用红外滤光片。


6.一种二氟甲烷气体检测用红外滤光片的制备方法，用于制备权利要求1-4任一项所述的二氟甲烷气体检测用红外滤光片，其特征在于，包括：
在真空状态下对基底进行烘烤；
在所述基底的一侧镀制主膜系结构，所述主膜系结构包括Sub/HLH2LHLHLHL2HLHLHLH2LH2L/Air；
在所述基底的另一侧镀制截止膜系结构，所述截止膜系结构包括Sub/0.18(HL)50.26(HL)70.4(HL)70.55(HL)70.75(HL)81.45(0.5LH0.5L)7/Air，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何虎，张杰，许晴，于海洋，李蕾鸣，刘盼盼，
申请(专利权)人：翼捷安全设备昆山有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32